在初中，大家已經學習了一些物理知識和科學方法。進人高中之後，你們將會見識更為豐富多彩的物理現象，學到更為深刻的物理知識，進一步領悟科學研究的方法，增進對科學 的感情，受到科學精神的陶冶。
現在，讓我們在新的高度上概要了解一下，物理學研究哪些問題，它與其他科學和技術的關係，以及它對人類文明所起 的作用。
長征二號” F型火箭載著神舟號載人航天器直入雲霄。物理學的基本理論是空間技術的基礎
物理學
物理學是一門自然科學。它起始於伽利略和牛頓的年代。 經過三個多世紀的發展，它已經成為一門有眾多分支的、令人尊敬和熱愛的基礎科學。
在遠到宇宙深處，近至題尺之間，大到廣袤蒼穹，小到微觀粒子的浩瀚而又精細的時空中，物理學研究物質存在的基本 形式，以及它們的性質和運動規律。物理學還研究物質的內部 結構，在不同層次上認識物質的各種組成部分及其相互作用， 以及它們運動和轉化的規律。因此，說物理學是關於“萬物之 理”的學問並不為過。
物理學是一門實驗科學，也是一門崇尚理性、重視邏輯推 理的科學。由於自然界並不自動地展現其背後的本質、規律和 內在聯繫，所以物理學叉是極富洞察力和想像力的科學。在物 理學研究中形成的基本概念和理論、基本實驗方法和精密測試 技術，已經越來越廣泛地應用於其他學科，進而極大地豐富了 人類對物質世界的認識，極大地推動了科學技術的創新和革命， 極大地促進了物質生產的繁榮與人類文明的進步。
物理學與其他科學技術
物理學的發展，促進了技術的進步，引發了—次又一次產業革命。現代物理學更是成為高新科技的基礎。通過下圖展示的內容可以窺見一斑。
電視機的顯像管
帶電粒子在電磁場中的運動規律在科學技術的許多領域都有重大意義。電子顯微鏡、電視顯像管、磁控 管、粒子加速器等都與它密切相關。
原子核物理學的進展，使人類直接利用射線與核能成為現實。
半導體芯片的照片
20世紀初相對論和量子力學的建立，是物理學史上驚天動地的大事。由此誕生的近代物理學以雷霆萬鈞之勢將世界帶入高科技時代。組成物質的微粒服從量子規律，因此，半導體芯片等產業離不開量子力學的理論支撐。可以說，沒有量子力學就沒有現代技術，也就沒有現代化的生活。
光彩奪目的激光束
20世紀60年代初，激光器誕生。激光物理的進展為激光在製造業、醫療技術和國防工業中的應用打開了大門。
光彩奪目超導磁懸浮照片。 圖中上面是用超強永磁體制成的圓片，下面是液氮冷卻的“高溫”超導體。的激光束
當溫度低於超導轉變點時，超導體具有完全抗磁性，下方的超導體如同一塊和上方的永磁體同極相對的磁鐵一樣，使永磁體片飄浮起來。20世紀80年代，高溫超導的研究取得重大突破，為超導的實際應用開闢了道路。
量子圍欄。它是用掃描隧道顯徽鏡把 48個Fe原子搬到Cu表面上構成的。
20世紀90年代發展起來的納米科技，使人們可以按自己的需要去設計並重新排列原子或原子團，使其具有人們希望的特性。這使人類在材料科學的 研究中邁出了極其重要的一步。
DNA的雙螺旋結構模型
生命科學的重大進展離不開物理學的基礎。脫氧核糖核酸（DNA）是存在於細胞核中的一種重要物質，它是儲存和傳遞生命信息的物質基礎。1953年，生物學家沃森和物理學家克里克利用X射線衍射的方法在卡文迪許實驗室成功地測定了DNA的雙螺旋結構。
物理學與社會進步
物理學的發展學育了技術的革新，促進了物質生產的繁榮，改變了人類的生產和生活方式，推動了社會的進步。下圖表示這一進程的幾個重大事件。
第一輛蒸汽機車（模型）
18世紀中葉，蒸汽機的改進和廣泛應用 得益於熱學的研究。蒸汽機的廣泛使用，促進了手工生產向機械化大生產的轉變，並使陸上和海上大規模的長途運輸成為可能，這大大推動了社會發展。
我們生活在電氣化的時代
19世紀後半葉，在電磁學研究的基礎上發展起來的電力工業，給生產和生活帶來深刻的影響，使人類社會進入了電氣時代。
信息時代
20世紀70年代，微觀物理方面的重大突破開創了微電子工業，從而觸發了第三次產業革命世界開始進入以電子計算機應用為特證的信息時代。
物理學與思維觀念
物理學極大地豐富了人類對物質世界的認識，也改變和擴展著人類的思維方式。物理學的每一個重大進展，都是人類思維觀念進步的偉太階梯。下圖反映了這一階梯的幾個臺階。
古人心中的“宇宙
16世紀，人們認識到地球和行星都在繞太陽運動
現代天文學家己經觀測到距我們約140億光年的天體
在人類文明的初期，人們認為大地是一個大扁盤，物理學的發展使人類對大地乃至宇宙的認識發生了翻天覆地的變化。從“天圓地方”到“地心說”從“地心說”到“日心說”；從太陽系到河外星系；從靜態的宇宙到膨脹的宇宙；從“盤古開天地”到“大爆炸”的宇宙演化論……
哈雷慧星和它的公轉軌道。公元前 613年至公元1910年，中國有它31次迴歸的記錄。1705年，英國天文學家哈雷根據半頓的萬有引力定律正確地預言了它的迴歸。
哈雷慧星
單變量數值仿真。洛倫茲將僅僅相差0.0001的兩個初始條件輸入一個數學方程，計算得出的兩條曲線不久就分道揚鑣，南轅北轍。真是“差之毫釐，謬以千里”。
在牛頓力學建立後，人們能精確地預言哈雷彗星每76年迴歸地球一次。這意味著，已知受力情況和初始條件——物體的位置和速度，就可以求出以後任何時刻物體的位置和速度。 由此，人們形成了 “機械決定論”的思維方式。很自然地，人們夢想對天氣也能做同樣的預報。20世紀60年代初，美國氣象學家洛倫茲研究了服從三個含有非線性項方程的氣象模型系統，揭示了複雜系統的行為對微小初值差異的敏感依賴性，從而斷言長期天氣預報不可能實現。為此，他提出了 “一隻蝴蝶在巴西扇動翅膀，有可能在美國得克薩斯引起一場龍捲風” 的說法，被稱為“蝴蝶效應”。這就動搖了長期在人們頭腦中占主導地位的“機械決定論”的思維方式。
我國的秦山核電站
科學活動是人類認識自然的活動，現代技術已經 與科學活動密不可分了。科學技術方面的突破，對於 社會發展會起到至關重要的作用。正是科學成果在技 術上的應用，才創造了我們今天的物質文明，然而事 實表明，技術是一把“雙刃劍' 當人類合理而明智 地利用技術時，它給人類帶來許多恩惠；但是，如果利用不當，甚至濫用，就會給人類帶來諸如生態失衡、資源枯竭等問題。人們有責任避免技術的濫用， 既要大力發展和應用先進的技術，還必須細緻分析技術的正、負面效應，積極開展技術評價和技術預見工讓技術更好地服務於人類。
物理學的未來
19世紀下半葉，以經典力學、熱力學、統計物理學和經典電動力學為主要內容的物理學，幾乎能解釋當時已知的所有物理現象。因此，當20世紀第一個春天來臨之際，久負盛名的英國物理學家、被英王授予“開爾文勳爵”的威廉•湯姆孫在《新春獻詞》的演說中， 躊躇滿志地宣吿：“科學大廈已經基本建成……後輩物理學家只需做一些零碎的修補工作就行了，但話音剛落，他的預言就被一個接一個的重大發現所粉碎。
從下表中可以看出，在20世紀，物理學捷報頻傳，重大發現此伏彼起，從來沒有停止過。
- 1900~1909：陰極射線，黑體輻射理論，狹義相對論，光電效應
- 1910~1919：晶體的X射線衍射理論及實驗，超導現象，廣義相對論，烕爾遜雲室
- 1920~1929：量子力學，康普頓效應，晶體電子衍射
- 1930~1939：發現中子、正電子和宇宙射線，產生人工放射性元素，核磁共振理論
- 1940~1904：半導體及晶體管，發現介子，氫光譜精細結構
- 1950~1959：弱相互作用下宇稱不守恆，發現反質子，穆斯堡爾效應
- 1960~1969：激光器，超導體的隧道效應，宇宙微波背景輻射
- 1970~1979：發現J/Ψ粒子和τ輕子，弱電統一理論，非線性物理
- 1980~1989：發現w±和z°粒子，掃描隧道顯微鏡，高溫超導材料，超弦與大統一理論
- 1990~1999：介觀物理理論及器件，發現C60及其家族，納米材料與納米結構
那麼，21世紀又會怎樣呢？還會有重要的發現嗎？
著名法國物理學家、諾貝爾獎獲得者德布羅意在《物理學的未來》一文中說：
我們的知識越是發展，自然就越是以其多種表現證明它擁有無盡的財富；甚至在很先進 的科學領域，如物理學，我們也沒有理由認為我們已經“耗盡” 了自然財富，或者認為我們 已經接近完整地掌握了自然界的全部財富。
事實正是這樣，當前還有許多困擾物理學的難題a例如，在物質結構理論中，認為“夸克”構成了質子、中子等強子，但是，夸克為什麼不能單獨存在？尋找傳遞強相互作用的 膠子的實驗能否得出預期的結果？如何將量子力學和廣義相對論結合起來，以解釋宇宙的起源和演化？此外，自然界中,最常見的運動狀態，往往既不是完全確定的，也不是完全隨機的，而是介於二者之間，但為理解這類現象的混沌理論還遠未成熟……所有這些都有待人們去探素。
綜觀世界科學技術發展史，許多科學家的重要發現和發明，都產生於風華正茂、思想敏捷的青年時期，這是一條普遍性的規律。哥白尼提出日心說時是38歲；牛頓和萊布尼茨發明微積分時分別是22歲和28歲；愛迪生髮明留聲機時是29歲，發明電燈時是31歲；貝爾發明電話時是29歲；居里夫人發現鐳、社、釙三種元素的放射性時是31歲；愛因斯坦提出 狹義相對論時是26歲，提出廣義相對論時是37歲；李政道和楊振寧指出弱相互作用下宇 稱不守恆時分別為：30歲和34歲；沃森和克里克提出DNA分子結構的雙螺旋摸型時分別是 25歲和37歲……
儘管年輕人的知識不如老年人豐富，但卻很少保守思想，最具創新精神。雖然多數同 學今後未必進行基礎科學的研究，但是，不論從事什麼職業，髙中物理學習中樹立的創新 精神，學到的科學方法，積累的科學知識，將會使你終身受益。
“扛山代有人才出，各領風騷數百年。”同學們，努力啊！
說明：本來選自一本物理書，如有侵權必刪之。我從11點半整到現在1點50，累了，睡覺。
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